基于有限元方法中粱模型的形状修改算法(英文)

形状修改和变形在几何造型、计算机图形学和产品概念设计等领域起着重要的作用。运用有限元方法中粱模型的理论,本文提出了一种新颖的基于物理的形状修改方法。通过在已定义的局部坐标系上创建横截面为圆形的粱结构,将初始几何体整体或局部地嵌入到粱中。在其节点上施加外部载荷如集中力和力偶,可计算出节点位移。此外,根据形函数矩阵可插值出粱的挠度,轴向变形以及扭转角度。因此,作为粱的一部分,可改变几何体的形状。本文的方法线性、简单、快速,可实现拉伸、弯曲、扭转和削尖等变形效果。最后本文提供了大量的应用实例,表明该方法在几何造型和外形设计中具有潜在的应用前景。